步進電動機及驅動器
1.步進電動機
採用兩相永磁感應式步進電動機，步距角為1.8°，工作電流1.5A，電阻1.1Ω，電感2.2MH。
2.步進電動機驅動器
驅動器為SJ-23M2，具有高頻斬波、恆流驅動、抗幹擾性高、5級步距角細分、輸出電流可調的優點。供電電壓為24～40V。如圖1所示。
驅動器可通過拔碼開關來調節細分數和相電流。拔碼開關拔向上為0，拔向下為1。拔碼開關的1、2、3位用於調節步距角，拔碼開關設定的每一個值對應著一個步距角（共有0.9°、0.45°、0.225°、0.1125°、0.0625°五種）。在允許的情況下，應儘量選高的細分數即小的步距角，以獲得更精、準的定位。拔碼開關的4、5固定為1，6、7、8用於調節驅動電流。做實驗時可設為最小的驅動電流（1.7A），因為負載較小。
圖1 步進電動機驅動器
步進電動機驅動器的端子說明：
（1）CP：由單片機輸出步進脈衝傳到CP，用於驅動步進電動機的運行位置和速度。每一個步進脈衝使步進電動機轉動一個步距角。該驅動器要求CP脈衝是負脈衝，即低電平有效，脈衝寬度（即低電平的持續時間）不小於5μs。
（2） DIR：方向控制。DIR取高電平或低電平，改變電平就改變了步進電動機的旋轉方向。注意：改變DIR電平，需在步進電動機停止後且在兩個CP脈衝之間進行。
（3）FREE：脫機電平。若FREE=1或懸空則步進電動機處於鎖定或運行狀態；若FREE=0，則步進電機處於脫機無力狀態（此時用手能夠轉軸）。
（4）A、Ā、B、B為驅動器輸出的用於驅動步進電動機運行的電壓信號。
步進電動機位移裝置與及保護裝置
步進電動機位移裝置與及保護裝置如圖2所示。
圖2 YL-236單片機實訓臺步進電動機模塊
1.位移機構
步進電動機轉軸上設有皮帶輪，步進電動機轉動時，皮帶輪轉動，拖動傳送帶（皮帶）運動。有遊標固定在傳送帶上。另設有150mm的標尺，所以電動機運行時，遊標會在標尺上移動。通過編程控制步進電動機的運行，可以實現標尺的精確定位，這一特點可以模擬很多動作機構的運行。
2.左右限位、超程保護裝置
左右限位、超程保護裝置採用了槽式光耦傳感器（又稱光遮斷器），如圖3所示）。其工作原理是，當沒有物體進入槽內，傳感器內的紅外發光管發出的紅外光沒有被擋住，光敏電晶體飽和導通，傳感器輸出低電平；當有物體進入槽內，傳感器內的紅外發光管發出的紅外光被擋住，光敏電晶體截止，傳感器輸出高電平。
在位移機構的左限位處設有兩個槽式光耦傳感器。一個用於通過編程的方式來限位（限制不能再向左移動）；另一個用於超程保護（即限位失敗後，可通過硬體來進行保護）。在右限位處也是這樣。
圖3 槽式光耦傳感器
（1）編程限位。在傳送帶上除固定有遊標外，還固定有一個遮光塊。從圖2可以看出，當遊標向左移動時，遮光片在向右運動。當遊標運動到標尺0刻度時，遮光塊就已接近右限位保護裝置（即槽式光耦傳感器）了。當遮光片再向右移動進入右限位光耦傳感器時，傳感器輸出高電平。編程時通過檢測該電平，終止步進電動機的驅動脈衝，就能使步進電動機停止。左限位的方法也是這樣。限位光耦傳感器電路如圖4所示。
圖4 步進電機模塊的左、右限位光耦傳感器（是一樣的）
（2）步進電動機模塊的超程保護。如果編程不當導致限位失敗後，遮光片會繼續沿原來的方向移動，會進用於超程保護光耦傳感器，傳感器會輸出高電平，通過電晶體驅動繼電器動作，切斷給步進電動機驅動器的+24V供電，從硬體上保證電動機能立即停止，以實現超程保護，原理如圖5所示。
圖5 超程保護的原理圖
3.多圈電位器
步進電動機轉動時，會帶動多圈電位器也隨著轉動。當給多圈電位器加上電壓時，多圈電位器的輸出端會輸出變化的電壓，該電壓與遊標移動的距離有近似線性的關係。